电压稳定在线智能预警技术研究的内容

来源:用户上传      作者: 任国威 任瑞

　　摘要：从实际系统运行的安全性来说，人们不仅关心系统的某一运行方式是否稳定，而且更关心这一运行方式是否有足够的稳定裕度。前者涉及到电压稳定性的判别方法，后者则属于电压稳定极限的计算。本文对信阳电网在线智能预警技术研究的内容进行了全面的介绍，系统的运行实践证明此项技术的应用对电网的在线安全控制具有重要的作用。
　　关键词：电网稳定在线预警研究内容
　　0 引言
　　近年来，世界各地以电压崩溃为特征的事故频繁发生，如1978法国发生电网崩溃事件，1987年日本东京电压失稳，1996年美国连续两次电压失稳等都造成了巨大的损失。我国虽然还未发生类似的电压崩溃事故，但因电压失稳而导致的局部地区停电事故时有发生，这些使得众多学者越来越关注对电压稳定问题的分析，研究多侧重于探讨电压失稳的判定、极限点的求取及对输电网的电压稳定性分析。随着我国经济的快速发展，城市规模不断扩大，用电负荷不断增加，处于电网末端的地区电网的电压稳定问题将逐渐凸显。
　　1 问题的提出
　　信阳供电区地处河南南部，是鄂豫联网的重要通道，电网现以220kV网络为主网架，结构呈东西狭长状，主干输电网环网运行，仅有的两处电源-华豫电厂和平桥电厂集中在西部，因此形成了西电东送的格局，同时，信阳电网担负着信阳市及周边八县的供电任务，负荷较重。随着我国高速铁路的大规模兴建，牵引负荷已经成为电力系统中特殊的重要负荷。信阳电网也存在大量牵引变负荷，信阳电网现有牵引变七座，牵引变负荷的间断性和不对称性对系统电压水平和电压质量都会产生较大影响。此外，随着风电场的容量越来越大，风电的随机性给系统运行带来许多困难。信阳电网目前规划风电厂四座，风电的并网将使信阳电网的电源结构发生较大变化，由此产生的电压稳定性问题也将突显出来。
　　2 研究目的
　　基于采用中国电科院的电力系统分析综合程序(简称“PSASP”)为核心计算程序，实现了信阳电网在线电压稳定智能预警的功能，同时对牵引负荷及风电场进行了建模，分析冲击性负荷及分布式发电接入对系统的影响，实时监视电网电压稳定性，使调度运行人员及时掌握系统运行状态，迅速做出相应判断，保证采取措施的及时性和有效性。
　　3 主要研究内容
　　①通过导入当前系统EMS，对运行数据进行整合，形成一套在线的PSASP潮流数据，实现预防性电压稳定预警计算，即在日常运行过程中实现分析层面上的电网电压稳定计算。
　　②在整合后的电网模型及数据基础上，对当前系统的电压稳定性进行指标计算及报警，使得工作人员可在分钟级时间内监视当前系统电压稳定指标值，并在地理图上观测电网电压稳定的薄弱厂站。
　　③对在线电压稳定薄弱区域的在线监视结果进行分析，可为电网进行准确的决策提供数据支持，指导电网规划建设，确保电网投资效益。
　　④对系统内风电场及牵引站进行了建模，可分析分布式电源接入及冲击性负荷扰动对系统的影响，实现系统电压稳定预防性监控。
　　3.1 数据接口模块
　　近年来，标准电网模型、计算机网格等新技术的出现为建立调度中心统一的数据平台提供了可能，各类应用程序有可能通过连接数据总线的方式接入系统，避免了大量多对多私有数据接口。在此基础上，应用综合潮流计算技术，可将在线潮流引入到传统的离线分析计算中，在离线/在线数据之间架起一座桥梁，实现了基于在线运行数据的稳定仿真计算。
　　在电力系统分析综合程序(PSASP)和调度自动化系统的基础上，通过研究开发实时数据库，网络拓扑分析和状态估计，通过数据接口，将在线数据引入到PSASP数据库中，使得PSASP的各项计算分析提升到在线水平，实现在线和离线计算的完美结合。本项目开发基于中间数据文件方式的与信阳地调SCADA/EMS系统的在线数据接口。
　　3.2 地区电网静态电压稳定性分析模块
　　本项目对信阳地区电网进行了静态电压稳定性分析，通过对包含系统动态特性的潮流雅可比矩阵的模态分析，指出了此地区电网的电压稳定薄弱点并绘制了其薄弱节点的PV曲线图，同时对比分析了算例所述电网在不同运行条件下的电压稳定裕度值，计算了关键断面的静态传输极限，最后给出了提高地区电网电压稳定裕度的一些可行性建议。
　　3.3 牵引负荷建模模块
　　近年来，随着数字仿真技术的发展，国内外针对不同模型的牵引供电系统进行了大量建模及仿真试验，以期准确模拟牵引负荷引起的谐波电流及负序电流；但牵引负荷对电网的影响应为综合性而非单一注入谐波电流或单一产生负序电流。目前建立牵引网的整体负荷模型，且存在大量需辨识的参数，不适用工程应用。
　　本项目从牵引负荷的实际运行工况出发，提出了一种用等效故障变换模拟牵引负荷的模型，能够反映牵引负荷非线性、不对称性及冲击性的三大特性，通过对牵引网二次侧负荷的简化及等效故障变换处理，易于搭建该模型；最后通过对信阳地区电网的仿真验证模型的有效性。
　　3.4 双馈直驱风机的建模模块
　　随着风电场的容量越来越大，对系统的影响也越来越明显，分析风电并网对系统的影响成为电网运行的必要课题。风电的随机性给发电和运行计划的制定都带来许多困难，诸如风电场出力变化对系统频率的影响；风力发电功率及无功特性对系统电压的影响；风力发电对电网暂态电压稳定的影响；电网某一接入点能够接纳风电的最大容量等内容都亟需深入研究。
　　本项目建立详细的双馈直驱风机的模型，通过建立风机模型分析对大容量并网风电场进行暂态电压稳定计算分析，研究风电接入对地区电网电压稳定的影响。
　　3.5 电压稳定预警界面模块
　　 电压稳定分析界面模块根据在线分析潮流数据，计算电力系统的电压稳定裕度和关键节点P-V曲线，采用图数一体、拓扑自动生成、表格和三维图形等技术，实现了电压稳定分析结果的综合展示，提供了电压稳定设置，计算信息提交和电压极限值显示，以及灵敏度查看，断面监视曲线，P-V曲线的展示等功能，满足了电压稳定计算结果的展示需求。
　　4 结束语
　　通过电压稳定预警系统的运行证明，计算系统的稳定裕度指标，从电压稳定的角度判断某一运行方式是否有足够的稳定裕度。系统关键节点和区域的判断确定系统的关键节点和区域。

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